摘 要本設(shè)計(jì)為一種新型實(shí)用多功能健身洗衣機(jī)，它包括機(jī)架、變速裝置（帶輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)）、洗衣、脫水桶、靠背和腳踏健身洗衣機(jī)組成。本健身洗衣機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，分為洗滌模塊和脫水模塊：洗滌模塊通過(guò)機(jī)架做圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪做往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，變速后經(jīng)錐齒輪傳到洗衣桶；脫水模塊通過(guò)腳踏板由帶輪傳動(dòng)到齒輪傳動(dòng)，變速后經(jīng)錐齒輪傳給脫水桶。同時(shí)也分為動(dòng)力模塊和執(zhí)行模塊，兩個(gè)模塊可拆開(kāi)，方便攜帶。機(jī)架上安裝有座椅、扶手，座椅和扶手高度可調(diào)，適合于不同身高的人群；同時(shí) 把 洗 滌 、 漂 洗 和 脫 水 三 個(gè) 過(guò) 程 在 同 一 桶中 完 成 ， 使 健 身 洗 衣 機(jī) 實(shí) 現(xiàn) 了 多 功 能 和 一 體 化 ， 進(jìn) 一 步 提 高 了 洗 衣 機(jī) 的 自 動(dòng) 化程 度 。通過(guò)更改齒輪的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)洗滌與脫水，所產(chǎn)生的噪音小，在鍛煉身體的同時(shí)也清洗了衣物，既能健身又能洗衣服，可全面提高身體素質(zhì)，訓(xùn)練上下肢和腹肌的協(xié)調(diào)能力，具有實(shí)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理，充分利用能量、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)因?yàn)椴恍枰娫炊缓碾?，環(huán)保節(jié)能，減輕了消費(fèi)者一定程度上的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。關(guān)鍵詞：健身 洗衣機(jī) 洗滌 脫水- 1 -AbstractThis design is a new kind of multifunctional exercise-whasher. It includes frames, gear change mechanism(gear-driven 、 gearrack-driven and wimble-driven etc)、 laundry barrel 、 dehydrate-barrel and pus-bike. This kind of washer adopts modularize design, it divides washing and dehydrate parts. The washing modularize is made to-and-fro movement accroding frame's circle movement to rack by link halum. It is passed to laundry-barrel afer changing rate. Meantime ,it consits of drive and administrate parts, they are easy to take and can't be divided. The chair and handrail are fixed on the frame, height can be modulated and fit for different person with different heights. It carrys laundy and dehydrate out by alterlating gear's mesh. So it makes little noise and take exercise, washing clothes at the same time. Taking exercise as well as washing. It can train the banlance of the upper and lower limes to develope our body entirely. It has many strongpionts as practicability 、 well done structure 、 take full advantage of energy ect. Meamtime, it doesn't use electric enenergy ,so it protects the evironment and saves energy, lighten the weight of customer's economy on a certain extent.Key words: setting-up exercise washing machine wash2目 錄1.緒論 .301.1 課題背景 .301.2 洗衣機(jī)發(fā)展概況 .301.3 健身器材發(fā)展概況 .311.4 健身洗衣機(jī)發(fā)展?fàn)顩r .322.方案設(shè)計(jì) .322.1 引言 .322.2 設(shè)計(jì)方案選擇 .333.總體設(shè)計(jì) .353.1 確定總傳動(dòng)比和分配各傳動(dòng)比 .353.2 各軸功率的確定 .364.零件設(shè)計(jì) .374.1 帶輪和 V 帶設(shè)計(jì) 374.2 圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)與校核 .394.3 直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核 .424.4 齒輪齒條的設(shè)計(jì) .454.5 帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核 .474.6 齒輪軸一的設(shè)計(jì)與校核 .514.7 齒輪軸二的設(shè)計(jì) .554.8 齒條軸三的設(shè)計(jì) .564.9 波輪軸四的設(shè)計(jì) .584.10 變速箱設(shè)計(jì) .594.11 波輪設(shè)計(jì) .604.12 洗衣機(jī)箱體設(shè)計(jì) .624.13 前支架和后轉(zhuǎn)動(dòng)架設(shè)計(jì) .635.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .655.1 離合器設(shè)計(jì) .655.2 控制手柄設(shè)計(jì) .666.總結(jié) .677.致謝 .688.參考文獻(xiàn) .6931.緒論1.1 課題背景隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ罟?jié)奏的加快，洗衣難、鍛煉少的問(wèn)題也突顯出來(lái)，尤其是在校園里的學(xué)生，出租房住戶，旅館人員等人群，都在不同程度的存在不方便用洗衣機(jī)的問(wèn)題。鑒于此設(shè)計(jì)一部健身洗衣機(jī)，把健身搬到宿舍，把洗衣服當(dāng)成一種鍛煉，在健身的同時(shí)把衣服洗的干干凈凈，用少量的錢買回強(qiáng)壯健康的身體、干凈的衣服、寶貴的時(shí)間。本產(chǎn)品是針對(duì)以上人群專門研制的一種價(jià)格低廉，無(wú)需電源，又可用來(lái)健身的洗衣機(jī)產(chǎn)品—健身洗衣機(jī)。1.2 洗衣機(jī)發(fā)展概況1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀如今，我國(guó)洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居世界首位。但是我國(guó)對(duì)洗衣機(jī)技術(shù)的研究很少，甚至很多企業(yè)目前仍然依靠國(guó)外技術(shù)。據(jù)文獻(xiàn)檢索，我國(guó)學(xué)者對(duì)大型工業(yè)洗衣機(jī)進(jìn)行了研究。他們建立滾筒式洗衣機(jī)動(dòng)特性設(shè)計(jì)的整機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)計(jì)算模型，給出了計(jì)算方法，同時(shí)將有限元法引入框架結(jié)構(gòu)研究[1]。未來(lái)洗衣機(jī)將朝著環(huán)保方向發(fā)展，無(wú)聲、無(wú)水洗衣機(jī)都成為其發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化洗衣機(jī)提供了實(shí)現(xiàn)的可能。滾筒洗衣機(jī)目前正一步步崛起，無(wú)論是衣物的洗凈度、磨損度，還是自身的使用壽命、能耗方面來(lái)看，滾筒洗衣機(jī)都要優(yōu)于波輪洗衣機(jī)[2]。滾筒洗衣機(jī)工作時(shí)由舉升筋將被洗物舉升到一定高度后跌落到水面發(fā)生碰擊產(chǎn)生洗滌作用。被洗物所受水面反作用力取決于含水被洗物的重量及下落高度。這兩項(xiàng)又決定于滾筒內(nèi)部尺寸。因此滾筒至關(guān)重要，對(duì)滾筒的要求也很苛刻，滾筒洗衣機(jī)直接與衣物接觸的是內(nèi)筒，內(nèi)筒工藝的好壞直接關(guān)系到衣物的洗凈度。內(nèi)筒上沖孔的邊緣要光滑，內(nèi)筒凸起部分必須是無(wú)棱角的圓弧形，這樣才不會(huì)對(duì)衣物造成磨損、鉤絲；另外，內(nèi)筒沖孔數(shù)越多，過(guò)水月迅速，漂洗也就越干凈[3]。1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀1858 年，美國(guó)人漢密爾頓·史密斯在匹茨堡制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī) [4]。從洗衣機(jī)誕生到全自動(dòng)洗衣機(jī)的面市，科研人員主要集中在洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、洗衣方式、洗衣機(jī)控制等的研究之上，研究和解決實(shí)際問(wèn)題較多。最近幾十年，洗衣機(jī)的研究方向多4方面發(fā)展，洗衣機(jī)的噪音控制、洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分洗衣機(jī)水流技術(shù)、洗衣機(jī)功能、洗衣機(jī)的控制技術(shù)等的研究方興未艾。由于半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，洗衣機(jī)的功能得到極大改進(jìn)，通過(guò)設(shè)計(jì)新型波輪，改變洗滌水流，出現(xiàn)了不纏繞、不損傷洗滌物的“新水流”洗衣機(jī)。洗衣機(jī)的控制技術(shù)、水流技術(shù)以及兩者的結(jié)合也因此有了長(zhǎng)足的發(fā)展。海外市場(chǎng)的刺激下，各國(guó)各大廠家都在研究著洗衣機(jī)的構(gòu)造原理，以提高洗衣機(jī)自身的洗凈度，節(jié)能性。三星電子株式會(huì)社發(fā)明了一種滾筒洗衣機(jī)，具有清潔劑供給裝置，清潔劑供給裝置沒(méi)有被安裝在主體上部分的前表面上，而是與門一體形成，這樣導(dǎo)致滾筒洗衣機(jī)很容易制造也提高了清潔劑的溶解度 [5]。三星電子會(huì)社還通過(guò)對(duì)波輪式洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì)來(lái)提高洗衣機(jī)的性能，設(shè)計(jì)的波輪包括：安裝在洗衣機(jī)筒的底部的主體，具有葉輪室和多個(gè)葉輪軸沿徑向延伸的扇葉的噴水葉輪，該噴水論相對(duì)于主體旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生向上的洗滌水流；可在徑向以及軸向旋轉(zhuǎn)支承葉輪軸的支承部件；以及使噴水葉輪旋轉(zhuǎn)的部件，從而在洗衣機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和纏結(jié) [6]。大宇電子株式會(huì)社也對(duì)波輪式洗衣機(jī)的波輪進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了一種在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流來(lái)洗滌被洗物的洗衣機(jī)波輪。在洗衣機(jī)渡輪中，基板固定到洗衣機(jī)軸上并按照軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)攪拌葉片從所述基板中心到其外周邊以扇面形式在基板底部表面上是向下傾斜的。多個(gè)攪拌葉片在鄰接的攪拌葉片之間干所述基板底部表面上確定至少一個(gè)凹集槽。洗衣機(jī)渡輪在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流，并將水流產(chǎn)生的摩擦力均勻地傳送到被洗物，其狀態(tài)是洗滌水流在洗滌筒內(nèi)部是非均勻的，從而將被洗物的扭結(jié)降至最小，因之增強(qiáng)洗滌效率 [7]。1.3 健身器材發(fā)展概況從 20 世紀(jì) 80 年代至今的 20 多年來(lái)，隨著世界各國(guó)工業(yè)和科學(xué)的高度發(fā)達(dá)，人口的急劇增加、人類文明境界的飛躍，特別是世界各國(guó)群眾性健身運(yùn)動(dòng)的普遍興起，使得健身器材行業(yè)在研制、生產(chǎn)和使用等方面均迅速達(dá)到繁榮與興旺。在健身器材行業(yè)我國(guó)占據(jù)大部分市場(chǎng)，2005 年 1 至 10 月份連云港口岸累計(jì)出口健身器材及設(shè)備總計(jì)達(dá) 916 萬(wàn)元，比上年同期增長(zhǎng) 68%[8]。由此可見(jiàn)我過(guò)健身器材市場(chǎng)還存在很大的提升空間，為了能延續(xù)性的發(fā)展，我們就要?jiǎng)?chuàng)新，研發(fā)出適應(yīng)不同人群，緊隨世界發(fā)展大潮的綜合性健身產(chǎn)品。在家用型常見(jiàn)的健身器材中，以健身腳踏車，仰臥起坐健身器，跑步機(jī)最為常見(jiàn)，健身腳踏車一般都包含有：一架體；一設(shè)于該架體上的座椅；一設(shè)于該架體上的扶把；5一設(shè)于該架體上的踏板裝置；一離合裝置。但在人們不斷創(chuàng)新的過(guò)程中，在簡(jiǎn)單的腳踏車上加以改裝，因此出現(xiàn)了不同款型的健身腳踏車。如針對(duì)被動(dòng)型的健身者，或是老年人及中風(fēng)患者等自主運(yùn)動(dòng)能力較低的人群，在設(shè)計(jì)中加入驅(qū)動(dòng)裝置和振動(dòng)座，可以使使用者無(wú)須主動(dòng)出力即可獲得腳部運(yùn)動(dòng)的效果，且全身各部位還可同時(shí)接受振動(dòng)按摩 [9]。還有雙手推拉式健身洗衣機(jī)，在基本結(jié)構(gòu)上經(jīng)過(guò)改裝，通過(guò)雙手的推拉把同時(shí)配以身體俯仰運(yùn)動(dòng)代替腳踏運(yùn)動(dòng)給車提供動(dòng)力，使車移動(dòng)相當(dāng)于劃船運(yùn)動(dòng)，都能使人的雙臂、腰、背、腹、腿等部位和關(guān)節(jié)、血液循環(huán)、呼吸等系統(tǒng)得到有效的鍛煉，提高了健身趣味性和競(jìng)技性。仰臥起坐健身器一般包含靠背架，阻尼元件，用于后靠運(yùn)動(dòng)者腿部的橫檔，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是卻很科學(xué)，阻尼元件和靠背結(jié)合使用，減緩運(yùn)動(dòng)者后仰速度，運(yùn)動(dòng)過(guò)程運(yùn)動(dòng)者北部和后腦部不再與后斜架接觸，并且減緩后仰速度以及起坐時(shí)阻尼元件預(yù)緊力的輔助作用，為年老、體弱、肥胖等運(yùn)動(dòng)者提供了極大的便利仰臥起坐健身器 [10]。目前隨著樓價(jià)的不斷上漲，室內(nèi)空間的不足，各廠家開(kāi)始推出各種折疊型仰臥起坐健身器，價(jià)格適中，但功能設(shè)計(jì)的越來(lái)越人性化，多能化，適用的人群更加廣泛，并且可以在健身的過(guò)程中達(dá)到按摩的效果，充分體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)理念。1.4 健身洗衣機(jī)發(fā)展?fàn)顩r健身洗衣機(jī)目前還停留在研究及市場(chǎng)調(diào)研階段，沒(méi)有投入市場(chǎng)，但已經(jīng)有很多單位和個(gè)人申請(qǐng)專利，設(shè)計(jì)出不同種類的健身洗衣機(jī)，將健身器械于洗衣機(jī)相結(jié)合。王建平在 2006 年 8 月研發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需耗能的健身洗衣機(jī)，在人們休閑、鍛煉的同時(shí)即完成洗衣服的工作，將人們鍛煉身體所消耗的機(jī)械能通過(guò)鏈條、軸、齒輪傳遞到洗衣機(jī)的波輪，帶動(dòng)洗衣機(jī)完成洗衣動(dòng)作 [11]。應(yīng)放天等人設(shè)計(jì)一種劃船式健身洗衣機(jī) [12]。解決了現(xiàn)有健身器械在健身的過(guò)程中消耗的人體能量沒(méi)有被利用。包括機(jī)架、外殼、腳踏、滑柄和洗衣裝置。機(jī)架為片狀條形的硬質(zhì)材料圍成的曲面結(jié)構(gòu)，機(jī)架的兩側(cè)開(kāi)放，機(jī)架以及兩側(cè)的外殼圍合成工作腔。機(jī)架的頂面設(shè)置有移動(dòng)軌道，坐墊與移動(dòng)軌道活動(dòng)配合連接。兩個(gè) L 形的滑柄設(shè)置在機(jī)架的兩側(cè)，洗衣裝置包括洗衣外筒和洗衣內(nèi)筒。洗衣外筒為圓筒形，側(cè)壁開(kāi)有工作口，工作口與機(jī)架的密封蓋位置對(duì)應(yīng)。洗衣內(nèi)筒為圓筒形，筒壁上沿洗衣內(nèi)筒的軸向平行開(kāi)有多個(gè)濾水口。本實(shí)用新型利用了人在健身中消耗的能量，節(jié)省洗衣機(jī)一洗衣消耗的電能，環(huán)保洗衣。62.方案設(shè)計(jì)2.1 引言中國(guó)洗衣機(jī)業(yè)經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，已成為一個(gè)較成熟的產(chǎn)業(yè)。與其他家電產(chǎn)品相比較，這一產(chǎn)業(yè)處于一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)并具有優(yōu)勢(shì)的環(huán)境，以海爾、小天鵝、榮事達(dá)等企業(yè)為代表的洗衣機(jī)企業(yè)占據(jù)了國(guó)內(nèi)洗衣機(jī)市場(chǎng)的主要份額。2006 年 1-12 月全國(guó)家用洗衣機(jī)累計(jì)產(chǎn)量為 29,384,944.62 臺(tái)，與 2005 年同期相比增長(zhǎng)了 15.93%。2007 年 1-12 月中國(guó)洗衣機(jī)企業(yè)繼續(xù)保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)勢(shì)頭，全國(guó)家用洗衣機(jī)累計(jì)產(chǎn)量為 34,814,413 臺(tái)，與 2006 年同期相比增長(zhǎng)了 13.93%；2008 年國(guó)內(nèi)家用洗衣機(jī)市場(chǎng)總銷量有望超過(guò) 1800 萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng) 9%左右。而在中國(guó)健身洗衣機(jī)技術(shù)還不是很成熟，在市場(chǎng)上還很少見(jiàn)，這就給商家?guī)?lái)很大的發(fā)展空間。洗衣機(jī)一般分為：波輪式、滾筒式與攪拌式。最常用的是波輪式洗衣機(jī)，它是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，衣物隨水不斷上下翻滾。洗滌衣物有單桶、套桶、雙桶幾種。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維修方便，洗凈率高，但對(duì)衣物磨損率大，用水多。洗滌缸缸體有全塑、搪瓷、鋁合金、不銹鋼四大類。波輪式洗衣機(jī)流行于日本、中國(guó)、東南亞等地。滾筒式洗衣機(jī)洗衣是微電腦控制所有功能 衣物無(wú)纏繞，最不會(huì)損耗衣物的方式。滾筒式洗衣機(jī)流行于歐洲、南美等主要穿毛、綿為主的地區(qū)，幾乎 100％的家庭使用的都是滾筒洗衣機(jī)。攪拌式洗衣機(jī)洗衣具有衣物潔凈力最強(qiáng)，省洗衣粉等特點(diǎn)，攪拌式洗衣機(jī)在北美普遍使用。綜合考慮性價(jià)比，健身洗衣機(jī)采用波輪式設(shè)計(jì)性價(jià)比更高，更適合于大部分的消費(fèi)者。家務(wù)勞動(dòng)全部變?yōu)樽詣?dòng)的，雖然從很大程度上解放了人類的雙手，但是人們?cè)诩覄?wù)勞動(dòng)中消耗的卡路里也變得更少了。人們寧愿在健身房里揮汗如雨，也不愿意自己動(dòng)手洗一件衣服。有一種洗衣機(jī)，不僅讓大家在洗衣服的時(shí)候鍛煉起來(lái)，更解決了學(xué)生、出租房主戶、農(nóng)民、外出打工者、低收入家庭等人群買不起洗衣機(jī)、洗衣難的問(wèn)題，名為“健身洗衣機(jī)” 。這種洗衣機(jī)的全部動(dòng)力都來(lái)自你的動(dòng)力，如蹬踏，它的外形就像一部滾軸加大的自行車。當(dāng)你想洗衣服的時(shí)候，先得“騎”上它，然后手扶扶手、把雙腳放在腳踏板上，像平時(shí)使用健身器一樣。當(dāng)你開(kāi)始健身時(shí)，洗衣機(jī)就開(kāi)始工作了。不用出門，也不用昂貴的電動(dòng)洗衣機(jī)，就能夠在家中健身和洗衣服，對(duì)健身人最容易增肥部分肌肉進(jìn)行鍛煉，達(dá)到很好的塑身效果。這種健身洗衣機(jī)還可以拆開(kāi)，便于攜帶；座椅和扶手可調(diào)，適合于不同身高的人群；把洗滌、漂洗和脫水三個(gè)過(guò)程在同一桶中完成，使健身洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了多功能和一體化，進(jìn)一步提高了洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度；健身過(guò)程中可以對(duì)身體各部分肌肉進(jìn)行鍛煉，多功能的健身洗衣機(jī)，有潛在的市場(chǎng)需求。72.2 設(shè)計(jì)方案選擇大量查詢了相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出了三種設(shè)計(jì)方案，并對(duì)三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了綜合對(duì)比，找出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)總結(jié)如下：2.2.1 方案一：工作原理：如圖 1.，當(dāng)要洗衣物的時(shí)候，人坐在座椅上，蹬踩上面的腳踏機(jī)構(gòu)，小皮帶輪與槽凸輪同軸，帶動(dòng)槽凸輪，槽凸輪帶動(dòng)內(nèi)部槽輪，槽輪與鏈條相連，帶動(dòng)鏈條往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)洗衣箱波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到洗衣物的目的。當(dāng)要甩干時(shí)，只需波動(dòng)下連接在洗衣箱上的公共齒輪與甩干機(jī)構(gòu)結(jié)合即可，隨著人的不斷踩踏，甩干不斷進(jìn)行，達(dá)到甩干的目的。缺點(diǎn)： 槽凸輪，鏈條設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；健身不明顯，運(yùn)動(dòng)單一。圖 182.2.2 方案二：工作原理：如圖 2 當(dāng)洗衣物時(shí)候，人坐在右邊的椅子上通過(guò)雙腳不斷的踩單車，帶動(dòng)小皮帶輪，小皮帶輪帶動(dòng)同軸齒輪，同軸齒輪通過(guò)變速后由帶輪傳動(dòng)到洗衣桶，并且人應(yīng)該往復(fù)的蹬腳踏板做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)中央的錐齒輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了避免中央錐齒輪帶動(dòng)右邊的機(jī)構(gòu)，洗衣物時(shí)候要把右邊機(jī)構(gòu)的皮帶松開(kāi)。當(dāng)甩干時(shí)候要坐在左邊的座椅上，并要松開(kāi)中央錐齒輪左邊的皮帶，通過(guò)人的不斷蹬踏，中央錐齒輪不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到甩干的目的。缺點(diǎn)：操作復(fù)雜；洗滌與甩干要換座位，占地面積大；洗滌與甩干要卸皮帶，容易使皮帶松動(dòng)；健身運(yùn)動(dòng)比較單一。2.2.3 方案三：工作原理：如圖 3 洗滌和漂洗時(shí)，人坐在椅子上，把手動(dòng)離合器撥到洗滌檔，手扶著扶手，使靠背架轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒條做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)變速后經(jīng)錐齒輪傳到波輪軸（鍛煉腹肌、胸肌、屈肌等） 。脫水時(shí)，把手動(dòng)離合器撥到脫水檔，只需蹬腳踏板，帶動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)到同軸齒輪，變速后經(jīng)錐齒輪傳動(dòng)到脫水桶（鍛煉骨肌、股四頭肌等） 。手動(dòng)離合器由圖 2圖 39滑塊機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)錐齒輪離合與脫水桶和洗滌桶的聯(lián)動(dòng)切換。優(yōu)點(diǎn)：健身多樣化，身體可得到全方位鍛煉；高度可調(diào)，適用于不同身高的人群；洗滌和脫水集合于一體，自動(dòng)化高；可拆裝，易于攜帶；綠色環(huán)保，無(wú)需電源，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。缺點(diǎn)：洗滌之前需換檔，搬運(yùn)時(shí)需把機(jī)架（動(dòng)力源）拆開(kāi)。綜合以上三種方案，方案三更具有價(jià)值，更能實(shí)現(xiàn)在把衣服洗干凈的同時(shí)鍛煉了身體，起到良好的健身效果，所以一下將按方案三設(shè)計(jì)。3.總體設(shè)計(jì)3.1 確定總傳動(dòng)比和分配各傳動(dòng)比3.1.1 洗滌模塊的傳動(dòng)比確定和分配洗 滌 模 塊 采 用 齒 輪 齒 條 機(jī) 構(gòu) ， 經(jīng) 變 速 后 由 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 到 洗 衣 桶 ， 由 人 機(jī) 工 程 學(xué) 人 體 參數(shù) 可 知 ， 手 和 腳 的 最 大 動(dòng) 作 頻 率 在 300-431 次 /min 之 間 ， 如 圖 4 所 示 ： 動(dòng) 作 部 位 動(dòng) 作 的 最 大 頻 率 /次 ·min-1手 指 204—406手 360—431前 臂 190—392臂 99—344腳 300—378腿 330—406圖 4 考 慮 到 95 百 分 位 的 人 得 動(dòng) 作 頻 率 ， 以 及 長(zhǎng) 時(shí) 間 的 運(yùn) 動(dòng) 負(fù) 荷 ， 選 擇 動(dòng) 作 頻 率 為60 次 /min， 即 每 分 鐘 人 動(dòng) 作 40 次 ， 齒 條 來(lái) 回 運(yùn) 動(dòng) 60 次 。 波 輪 式 洗 衣 機(jī) 洗 滌 時(shí) 波 輪轉(zhuǎn) 速 一 般 在 180r/min 左 右 ， 在 這 里 選 波 輪 轉(zhuǎn) 速 為 180r/min， 而 波 輪 轉(zhuǎn) 速 由 錐 齒 輪 傳動(dòng) 得 到 的 ， 考 慮 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 因 素 ， 選 擇 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 比 為 ，由此可知齒條輪轉(zhuǎn)速3.5?n=120r/min，因此當(dāng)齒條運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程時(shí)，齒條輪轉(zhuǎn)動(dòng) 2 周。于是齒條輪轉(zhuǎn)速 ；5120/innr?錐齒輪的轉(zhuǎn)速 。63.5180/minr???3.1.2 脫水模塊的傳動(dòng)比確定和分配脫水模塊選擇帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)變速后由錐齒輪傳動(dòng)到脫水桶。當(dāng)脫水桶轉(zhuǎn)10速達(dá)到 800r/min 時(shí)，完全可以達(dá)到脫水效果，在這里選擇脫水速度為 810r/min，由圖 4和人機(jī)工程學(xué) 95 百分位理論，選擇人蹬腳踏板的轉(zhuǎn)速為 =90r/min，所以總傳動(dòng)比為1n810/90=9，根據(jù)各級(jí)傳動(dòng)分配，取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 ，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 ，2i?23i?錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 。31.5i?于是小帶輪的轉(zhuǎn)速 ；29028/minnr?齒輪軸的轉(zhuǎn)速 ；414i?脫水桶的轉(zhuǎn)速 ；735.1/ir??3.2 各軸功率的確定由人機(jī)工程學(xué)可知 95 百分位人群坐姿時(shí)的最大足登力為 1960N，考慮到運(yùn)動(dòng)的持久性，在此選擇 400N。由公式 和 可知：950dpn?TFL?:95%人的輸出功率 14.10.57dnFLPkw???于 是 帶 輪 軸 的 功 率 ；.268cAdKW?齒 輪 軸 一 的 功 率 ；1096.k???η齒輪軸二的功率 ；217509.3Pη齒條軸三的功率 ；38.c k??η波輪軸四的功率 。420.96W??η4.零件設(shè)計(jì)4.1 帶輪和 V 帶設(shè)計(jì)4.1.1 確定 V 帶型號(hào)由人機(jī)工程學(xué)可知 95 百分位人群坐姿時(shí)的最大足登力為 1960N，考慮到運(yùn)動(dòng)的持久性，在此選擇 400N。由公式 和 可知：950dpn?TFL?:1195%人的輸出功率 1904.150.75dnFLPkw????查課本 表 13-6 得： 則2052.AK2.68cAdPKkW???根據(jù) =0.68kw , =90r/min,由機(jī)械設(shè)計(jì)課本 表 8-4a，選擇 A 型 V 帶。c1n1454.1.2 設(shè)計(jì) V 帶基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速4.1.2.1 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-6 和表 8-8，取大帶輪基準(zhǔn)直徑 mm。140d?43.1.2.2 驗(yàn)算帶速 v 機(jī)械設(shè)計(jì)按式（8-13）驗(yàn)算帶速帶速在人體參數(shù)范圍內(nèi)，合適。1409.65/60dnms????4.1.2.3 計(jì)算小帶輪基準(zhǔn)直徑，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材（式 8-15a）基準(zhǔn)直徑 2d127i4.1.3 確定 V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 和中心距 adL4.1.3.1 初步選取中心距 a： 。????012.5.5407315dm????4.1.3.2 由課本式（8-22）得基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 0 0212()4dLaa????2(47)23150963.15m????????查課本表 8-2 取 。dLm?4.1.3.3 由課本式 8-23 實(shí)際中心距： 00 1963.535422da m??????4.1.4 驗(yàn)算小帶輪包角 ： ?2187.???合格140785.30????????????4.1.5 求 V 帶根數(shù) Z：4.1.5.1 計(jì)算單根 V 帶額定功率 rp由 ，查課本表 8-4 a 得11409/mindr?和 0.78pkw?根據(jù) 和 A 型帶，查課本表 8-4b 得 。2,in 5?12查課本表 8-5 得 ，表 8-2 得 =0.96，于是0.965ak?lK0()r lp????(78.)0.965.0.769kw???4.1.5.2 計(jì)算 V 帶根數(shù)：Z 取 1 根.84.cpr4.1.6 求作用在帶輪軸上的初拉力最小值 和壓軸力 ：0min()FpF查課本表 8-3 得單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q=0.10kg/m，所以：2 20min5.5.682.5()(1)(1).065980.709cPFqv NzvK??????????應(yīng)使帶的實(shí)際出拉力 0min(F?軸壓力的最小值：。min0min 179.()2()s218.si641.2pFZ N?????4.1.7 帶輪效果圖,如圖 5 所示：圖 5 134.2 圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)與校核4.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)4.2.1.1 齒輪類型：根據(jù)傳動(dòng)方案三，選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比 。23i?4.2.1.2 等級(jí)精度：健身洗衣機(jī)一般為低速機(jī)械，故選用 8 級(jí)精度（GB 10095-88） 。4.2.1.3 材料選擇：由課本表 10-1 選擇大齒輪選用 鋼（正火） ，齒面硬度為 220HBS；45?小齒輪選用 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度為 250HBS。45?4.2.1.4 齒數(shù)選擇：選大齒輪齒數(shù) ,小齒輪齒數(shù) =20。160z?21/60/3zi?4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)并校核由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即 ??21312.EtdHKTZu???????????4.2.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值4.2.2.1.1 試選載荷系數(shù) 1.3。tk?4.2.2.1.2 計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 55119.09.10.6897dpTNmn???:= 43.:4.2.2.1.3 由課本表 10-7 選取齒寬系數(shù) 。0.7d??4.2.2.1.4 由課本表 10-6 查的材料的彈性影響系數(shù) 。1289.EZMP4.2.2.1.5 由課本圖 10-21c、d 按齒面硬度查得大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim140HMpa?? lim250Hpa??4.2.2.1.6 由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。716018(361).94hNnjL???7723.942.40i144.2.2.1.7 由課本圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 。120.98;1HNHNK?4.2.2.1.8 計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由課本式（10-12）得??lim110.984392HHNKMpaS????li22504.2.2.2 計(jì)算齒輪各參數(shù)4.2.2.2.1 試算大齒輪分度圓直徑 ，帶入 中較小的值。1td??H???2 241 331 .603189.2. 3.7EtdHKTZu m??????????????????????4.2.2.2.2 計(jì)算圓周速度 v18.90./606nVms???4.2.2.2.3 計(jì)算齒寬 b1.735.73dtb???4.2.2.2.4 計(jì)算齒寬與齒高之比 h模數(shù) 18.0.976ttmmz齒高 2.5.2.th???58.730b4.2.2.2.5 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) V=0.79m/s，8 級(jí)精度，由課本圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) ；1.05vK?直齒輪， ；1HFK???由課本表 10-2 查得使用系數(shù) ；AK?由課本表 10-4 用插值法查得 8 級(jí)精度，非對(duì)稱布置時(shí)， 1.463HK??由 查課本圖 10-13 得 ；故載荷系數(shù)26.7,1.43Hbkh?? 1.294F?051.463.5AVK????4.2.2.2.6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由課本式（10-10 a）得153311.568.98.7tkdm???4.2.2.2.7 計(jì)算模數(shù) m1.460dz?就近圓整后為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1.5mm。4.2.3 幾何尺寸計(jì)算4.2.3.1 計(jì)算分度圓直徑12601.593dzm???4.2.3.2 計(jì)算中心距129036da??4.2.3.3 計(jì)算齒輪寬度10.7963dbm?????取 1260,5Bm?4.2.3.4 小齒輪轉(zhuǎn)速 128540/innir?164.2.4 齒輪效果圖，如圖 6 所示：圖 64.3 直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核4.3.1 選定錐齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)4.3.1.1 齒輪類型：根據(jù)傳動(dòng)方案三，高速級(jí)需要換向，采用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，對(duì)軸交角 ，傳動(dòng)比 ， ；90???31.5i?23arctnrta1.56.3i???。1269???4.3.1.2 等級(jí)精度：健身洗衣機(jī)一般為低速機(jī)械，故選用 8 級(jí)精度（GB 10095-88） 。4.3.1.3 材料選擇：由課本表 10-1 選擇大錐齒輪選用 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度為45?220HBS；小錐齒輪選用 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度為 250HBS。45?4.3.1.4 錐齒輪齒數(shù)選擇：選大齒輪齒數(shù) =36，小齒輪齒數(shù) 。1z213/6/.524zi??174.3.2 直齒錐齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)4.3.2.1 分度圓直徑 ，錐距 R12d、根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表（10-29）選擇分度圓直徑 ， 。190dm?21/90.56dim?齒距 。2222190654.8R????????????????4.3.2.2 平均分度圓直徑取 ，于是平均分度圓直徑0.6R?1(5)90(1.56)3mRd m??????2. 424.3.2.3 錐齒輪齒寬與模數(shù)由機(jī)械原理課本表 10-7 知： 取 B=20mm54.081.33RBm?取錐齒輪寬度 H=40mm當(dāng)量齒輪分度圓直徑 16375.2cos.9vdm????2475.8cos6.3mvdm???平均模數(shù) 1cos.72cos3.691.75vdmz?????:于是大端模數(shù) 10.5.06.417Rdmm????4.3.3 直齒錐齒輪的校核（按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核）4.3.3.1 錐齒輪動(dòng)載系數(shù) K查課本表 10-2 得 1A?圓周速度 90813.2/60dnVms???由課本圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) ；.vK18直齒錐齒輪取 ；1HFK??于是 1AVHK????4.3.3.2 分度圓錐向分力 t錐齒輪轉(zhuǎn)矩 55119.09.0.689716.41dpT Nmn??:圓周力 12764.2.73tmFN??4.3.3.3 齒形系數(shù) 與應(yīng)力校正系數(shù)Y?SY?查課本表 10-5 得 ，2.65F?.8S于是由課本式 10-4 得彎曲疲勞強(qiáng)度合格10.75(10.)04(6)SFdRKYMpbm????????4.3.3.4 錐齒輪主要參數(shù)1236,4,9zB??錐齒輪模數(shù) 1902.536dmmz4.3.3.5 大錐齒輪內(nèi)孔采用內(nèi)花鍵連接，選花鍵規(guī)格為 62837NdDB???194.3.4 直齒錐齒輪設(shè)計(jì)效果圖， 如 圖 7 所 示4.4 齒輪齒條的設(shè)計(jì)4.4.1 選定傳動(dòng)類型、精度等級(jí)、材料4.4.1.1 傳動(dòng)類型：根據(jù)傳動(dòng)方案三，選擇齒輪齒條傳動(dòng)。4.4.1.2 等級(jí)精度：健身洗衣機(jī)一般為低速機(jī)械，故選用 7 級(jí)精度（GB 10095-88） 。4.4.1.3 材料選擇：由課本表 10-1 選擇齒輪選用 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度為 220HBS；齒45?條選用 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度為 250HBS。45?4.4.2 確定齒輪齒條參數(shù)4.4.2.1 確定齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距離 S由齒輪轉(zhuǎn)速 n=120r/min，則每秒齒圖 7圖 8 齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖20輪轉(zhuǎn) 2 轉(zhuǎn)。根據(jù)波輪式洗衣機(jī)洗滌原理：正 3 轉(zhuǎn)，停 1 秒，反 3 轉(zhuǎn)，而錐齒輪的傳動(dòng)比為 1.5，由此可知齒條輪正 2 轉(zhuǎn)，反 2 轉(zhuǎn)，單個(gè)行程轉(zhuǎn) 2 轉(zhuǎn)。如右圖 8 所示： 行程 4Srd?????自由度 13()hFnp??合格25?4.4.2.2 確定各機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系由 得12sinl???11()iSll?于是運(yùn)動(dòng)關(guān)系為 21()sin4lr?????4.4.2.3 確定齒輪分度圓直徑 d選齒輪齒數(shù) ，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)4z?由課本式 10-5 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：??32()FaSdYKTmz???4.4.2.3.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由課本圖 10-20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 520FEMPa??由課本圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) .8FNK取彎曲疲勞安全系數(shù) 由課本式 10-12 得1.4s???0.8523.7FNEKMPaS???由課本圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) ,直齒輪 ，使用系數(shù) .V1F??1AK?由課本圖 10-13 得 , .1.F??d?載荷系數(shù) 213.56AVK??由課本表 10-5 查得 .65;.8FaSaY齒輪轉(zhuǎn)矩 5 49.0.975.21012TNmNm???::于是 =1.56mm??4332 2.6.658()()37FaSdYKmz???21齒輪模數(shù) m 的大小主要由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，所以就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值2?4．4.2.3.2 分度圓直徑和齒寬 481dzb????4．4.2.3.3 齒條長(zhǎng)度 s、寬度 B 和齒距 P。長(zhǎng)度 ，考慮到密封因素，取齒條長(zhǎng) S=350mm2301.4sm??寬度 B=50mm齒距 P= 3.146.28??4.4.2.4 確定 1l的 長(zhǎng) 度根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理可選 250,6l???由 得：121()sinSl????sin5sin031.420.9m?????4.4.3 齒條設(shè)計(jì)效果圖， 如 圖 9 所 示 ：4.5 帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核4.5.1 帶輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5.1.1 材料、確定各段直徑和寬度材料：選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 250HBS，查課本表 15-3 取 、??35Mpa??。015A?各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式 15-3 得：1330.6820.9Pdmn??圖 922圖 10-a如上圖 10-a 所示： 為四棱柱面，連接腳踏桿，取寬 ， ；17d和 170dm?=175l連接軸瓦和前支架，分別取 ， ；26d和 260dm?=263l連接軸瓦和后轉(zhuǎn)動(dòng)架，取 ， ；35和 35435連接大帶輪，由帶輪尺寸取 ， ；4 4l齒輪軸一總長(zhǎng) L=10+30+25+50+25+30+15=180mm4.5.1.2 軸上零件的周向定位軸上大帶輪的周向定位采用平鍵連接，查課本表 6-1 查得 平鍵 1 截面 ，3l87bhm??鍵槽用鍵槽銑刀加工，平鍵 1 長(zhǎng)為 36mm，為了保證齒輪和軸配合由良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；軸瓦和軸的周向定位是采用過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸76Hn的直徑尺寸公差為 m6。4.5.1.3 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2，取軸端倒角為 ，各軸肩圓角半徑均為145??0.5R4.5.2 帶輪軸的校核4.5.2.1 求輸出軸上的功率 P、轉(zhuǎn)矩 T0.68pk?6410.89.59.57.210pT Nmn????:4.5.2.2 作用在齒輪上的力作用在帶輪上的圓周力為： 41.103.tTFd?徑向力為 0min 79.2()s28.sin641.2rZ N?????作用在帶輪軸上的外力：由人機(jī)工程學(xué)原理，95 百分位的人體重男性 75KG，女性 66KG，mm23取 F709.86mgN???因?yàn)閹л嗇S左右對(duì)稱，所以只需校核一邊即可。各段長(zhǎng)度 L1=30 L2=27.5 L3=37.5求垂直面的支反力：217.5164.78530rVFN????2164.7856.VrVFN???4.5.3 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：32856.7102.5avMFl Nm????:' 31785012.5avMFl Nm????:求水平面的支承力：由 得()HtFll?21.103.49.375Htl?2103.49.538.1Ht??求并繪制水平面彎矩圖：31498aHMFl Nm????:' 3258.27.aHMFl Nm????:求 F 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：3127.56847.0l?214.61.4F?求并繪制 F 力產(chǎn)生的彎矩圖：323.15.Ml Nm????:' 317.0.2aFMl Nm????:F 在 a 處產(chǎn)生的彎矩： ' 3147.042aFl Nm??:求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把 與 直接相加。'aF2avH?'2 235.81.3aFaVH?????' ''745MNm求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見(jiàn)，m-m 處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù) ）0.6??2222()53.(0.6)8.aeT???????:計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：因?yàn)椴牧线x擇 調(diào)質(zhì)，查課本表 15-1 得 ，查課本表 15-1 得許用彎曲應(yīng)力#4640BMPa?24，則：??190bMPa???333168.015.6.229ebdm????因?yàn)?，所以該軸是安全的。46dd???4.5.4 彎矩及軸的受力分析圖 10-b 如下：圖 10-b4.5.5 鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù) ，參考手冊(cè)表 4-1,由于 在 范圍內(nèi)，故 軸段上采用鍵430,T72.d?30d?23:4d： , 采用 A 型普通鍵。bh?8鍵 2 校核：為 L1=1.75d3-3=32 綜合考慮取 =36 得l合格 ??.012.7[]6p Mpadl?????4.5.6 帶輪軸的設(shè)計(jì)效果圖， 如 圖 10-c 所 示 ：圖 10-c254.6 齒輪軸一的設(shè)計(jì)與校核4.6.1 齒輪軸一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6.1.1 材料、確定各段直徑材料：選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220HBS，查課本表 15-3 取 、??30Mpa??。01A?各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式 15-3 得：1330.680915.36Pdmn???圖 11如上圖 11 所示： 面連接軸承，查手冊(cè)選軸承 6003，于是取14d和 147dm?=裝大齒輪和小帶輪，分別取23d和 325dm?=0 為軸肩定位，取 ，為了保證各齒輪的配合，取5530m?520.l4.6.1.2 確定各軸段的寬度包括軸承寬度和套筒寬度，取套筒寬度為 11mm，故查手冊(cè)取 ；1l 123lm??連接高速大齒輪，查手冊(cè)取 =55-2=53mm； 連接小帶輪，查手冊(cè)取 =20-2=18mm；2 2l3l 3l連接軸承 6003 和套筒，取套筒長(zhǎng)度為 73mm，總長(zhǎng)為 85mm.4l齒輪軸一總長(zhǎng) L=23+53+18+85+202.5=381.5mm4.6.1.3 軸上零件的周向定位軸、齒輪和小帶輪的周向定位采用平鍵連接，查課本表 6-1 查得 平鍵 2 截面3l， 平鍵 3 截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，平鍵 2 長(zhǎng)為6bhm??2l87bhm??12mm，平鍵 3 長(zhǎng)為 45mm，同時(shí)為了保證齒輪和軸配合由良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；滾動(dòng)軸承和軸的周向定位是采用過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑7Hn26尺寸公差為 m6。4.6.1.4 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2，取軸端倒角為 ，各軸肩圓角半徑均為145??0.5R4.6.2 齒輪軸一的校核4.6.2.1 求輸出軸上的功率 P、轉(zhuǎn)矩 T0.689.53cpkw????64109.561018pT Nmn??:4.6.2.2 作用在齒輪上的力作用在齒輪上的圓周力為： 4123.768.990tTFd??徑向力為 768.97.rtFgtgN????作用在軸一帶輪上的外力： 054?各段長(zhǎng)度 L1=48.5 L2=240 L3=93求垂直面的支反力：214079.2.88.5rVFN???21279.3.847VrVFN???4.6.2.3 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：3271.avMl m??:' 313.84501.29avMl m??:求水平面的支承力：由 得2()HtFll?2140768.93.8.5HtlFN???21768.93.129.HtFN???求并繪制水平面彎矩圖：31639.1aHMl m??:' 32.240aHMl m??:求 F 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：3125748.0l N???218579F N??求并繪制 F 力產(chǎn)生的彎矩圖：32391.Ml m??:' 314.5108.7aFMl m???:27F 在 a 處產(chǎn)生的彎矩： 31854.108.97aFMl Nm????:求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把 與 直接相加。'aF2avHM?'2 2.97.3.5aFaVHM???' ''814196Nm??求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見(jiàn)，m-m 處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù) ）0.6??2222()4.95(0.63).8aeT?????:計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：因?yàn)椴牧线x擇 調(diào)質(zhì)，查課本表 15-1 得 ，查課本表 15-1 得許用彎曲應(yīng)力# 640BMPa??，則：??160bMPa???33314.8015.7.226ebdm????因?yàn)?，所以該軸是安全的。547add???4.6.3 軸承壽命校核：軸承壽命可由式 進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，610()thPCfLhn??查 課本表取 取rPF?,.2,tpf3?按最不利考慮，則有： 2211.8639.1856.rvHFF N???2222479.59rvH N??則 ，因此所該軸承符合要求。6631000()()820.418.6.thPCfLhhn????284.6.4 彎矩及軸的受力分析圖如下：4.6.5 鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù) ，參考手冊(cè)表 4-1,由于 在 范圍內(nèi)，故 軸段上采用鍵320,T4.6d?320d?17:3d： , 采用 A 型普通鍵。bh?鍵 2 校核：為 L1=1.75d3-3=32 綜合考慮取 =12 得l合格 ??.0.2[]6p Mpadl?????根據(jù) ，參考手冊(cè)表 4-1,由于 在 范圍內(nèi)，故 軸段上采用鍵25,34.T?25d?30:2d： , 采用 A 型普通鍵。bh?87鍵 3 校核：為 L1=1.75d2-3=40.75 綜合考慮取= 45 得l合格 ??3.60.51[]548p Mpadl?????4.6.6 齒輪軸一的設(shè)計(jì)效果圖， 如 圖 13 所 示 ：圖 13294.7 齒輪軸二的設(shè)計(jì)4.7.1 材料、確定各段直徑材料：選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220HBS，查課本表 15-3 取 。01A?各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式 15-3 得：23300.689.7110.554PdAmn????圖 14如上圖 14 所示： 面連接軸承和套筒，為了平衡軸向力，查手冊(cè)選角接觸球軸承14d和7002c，于是取 5m?=分別裝小齒輪和錐齒輪，取 ， 為外花鍵23d和 2d=0 3選花鍵規(guī)格為 ； 為軸肩定位，6837NdDB??5取 ，540m?5l裝配小齒輪：判斷是不是作成齒輪軸： 2d如圖 15 所示：齒根圓直徑 *2()(201.25).6.25fadzhcmm??????由 查手冊(cè) 51 頁(yè)表 4-1 得：21fetm???1.8t于是： 。216.520.8325236fdt??????所以應(yīng)做成齒輪軸。